Презентация для подготовки к ЕГЭ по физике "Элементы квантовой физики".
презентация к уроку по физике (11 класс)

Слайд 1

Элементы КВАНТОВой ФИЗИКи Поречный Игорь Васильевич Учитель физики МКОУ «Суджанская СОШ №2» Март 2022 г.

Слайд 2

Цель урока: Повторение законов квантовой физики при подготовке к ЕГЭ. Задачи: закрепление основных понятий квантовой физики; применение положений теории к решению задач; решение различных типов задач по данной теме.

Слайд 3

Свет может излучаться, распространяться и поглощаться отдельными порциями (квантами). Энергия кванта E = hν , где - постоянная Планка, ν - частота света. М.Планк Фотон - частица, несущая квант энергии электромагнитного излучения. Свойства фотона : 1) движется со скоростью света ; 2) существует только в движении ; 3) масса равна нулю ; 4) при взаимодействии с веществом полностью поглощается или отражается . Импульс фотона Или, учитывая, что c = λν

Слайд 4

Постулаты Бора: Первый постулат Бора : атомная система может находиться только в особых стационар­ных , либо квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует некоторая энергия E n ; в стационарном состоянии атом не излучает энергию . Второй постулат Бора: излучение света происходит в процессе перехода атома из стационарного со­стояния с большей энергией E k в стационарное состояние с меньшей энергией E n . Энергия излу­ченного фотона равняется разности энергий стационарных состояний : Энергетические уровни атома водорода:

Слайд 5

ЗАДАЧА 1 Длина световой волны равна 410 нм. Какой энергией обладает фотон этой волны? Ответ выразите в электронвольтах. Постоянную Планка принять равной Решение Дано: λ=410 нм E - ? Энергия фотона E = hν . Учитывая, что c = λν найдем ν : ν Имеем Находим E , учитывая, что 1Эв = Ответ: 3 Эв

Слайд 6

ЗАДАЧА 2 Сколько фотонов падает на сетчатку глаза человека за 3 с, если мощность поглощённого сетчаткой света равна 13,2 • 10 -1 7 Вт, а длина волны света составляет 480 нм . Дано: t=3 c P= 13,2 • 10 -1 7 Вт λ= 480 нм N- ? Решение Мощность – энергия поглощенного света в единицу времени P= , где E=N энергия поглощенных фотонов, N – число фотонов, h ν – энергия одного фотона. Учитывая, что ν= имеем : P= Откуда N= N= Ответ: 956 фотонов

Слайд 7

ЗАДАЧА 3 Один лазер излучает монохроматический свет с длиной волны λ 1 =300 нм, другой — с длиной волны λ 2 =700 нм . Каково отношение импульсов фотонов , излучаемых лазерами? (Ответ округлите до десятых.) Дано: λ 1 =300 нм λ 2 =700 нм -? Решение Импульс фотона О тношение импульсов фотонов: = Ответ: 2,3

Слайд 8

ЗАДАЧА 4 Энергия ионизации атома кислорода равна 14 эВ. Найдите максимальную длину волны света, которая может вызвать ионизацию атома кислорода. Ответ приведите в нм , округлив до целых. Дано: E ион = 14эВ λ - ? 1эВ = 1,6∙10 -19 Дж Решение Связь длины волны со скоростью света и частотой : с= λν λ max соответствует ν min Согласно II постулата Бора E фот ≥ E ион По формуле Планка E = hν , откуда λ= = = λ = = 0,88 ∙10 -7 м = 88 нм Ответ: 88 нм

Слайд 9

На рисунке изображена упрощённая диаграмма нижних энергетических уровней атома. Стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями . Установите соответствие между процессами поглощения света наименьшей длины волны и излучения света наименьшей частоты и энергией соответствующего фотона. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами . ЗАДАЧА 5 По формуле Планка E = hν ν= λ min ν max 4 1

Слайд 10

ЗАДАЧА 6 Электрон в атоме водорода переходит на вторую стационарную орбиту, испуская волны, длина которых равна 656 нм . С какой стационарной орбиты переходит этот электрон? Скорость света принять равной 3·10 8 м/с, а постоянную Планка — 4,1·10 −15 эВ·с . Дано: λ= 656 нм с= 3∙10 8 м/с h =4,1 ∙10 -15 эВ ∙с m = 2 n -? Решение Формула уровней электрона: Энергия излученного фотона Е = Е n - Е m = = hν = Откуда n=3 Ответ: 3

Слайд 11

ЗАДАЧА 7 Схема нижних энергетических уровней атомов элемента имеет вид, показанный на рисунке и атомы имеют энергию Е 1. Электрон, столкнувшись с одним из таких покоящихся атомов, получил дополнительную энергию. Импульс электрона после столкновения с атомом равен 1,2∙10 -24 кг∙м /с. Найти кинетическую энергию электрона до столкновения. Испусканием света атомом при столкновении с электроном пренебречь Дано: p= 1,2∙10 -24 кг∙м /с E к0 - ? Решение Если электрон при столкновении приобрел энергию, то атом перешёл в состояние Е 0 . Энергия электрона после столкновения Е к = Е к0 + 3,5 эВ Откуда Е к0 = Е к - 3,5 эВ Связь импульса и кинетической энергии электрона p 2 = m 2 v 2 =2 mE к , где m – масса электрона. E к0 = Ответ: Е к0 ≈2,3∙10 -19 Дж .

Слайд 12

В фантастических романах космические корабли перемещаются при помощи фотонных двигателей, принцип действия которых заключается в создании реактивной тяги при испускании света. Сколько фотонов должен каждую секунду испускать такой двигатель для того, чтобы сообщать кораблю массой 15 тонн ускорение 2 м/с 2 , если длина волны испускаемых фотонов равна 660 нм ? ЗАДАЧА 8 Дано: m = 15 т а=2м/с 2 λ=660 нм N - ? Решение По закону сохранения импульса: N ∙ p = M∙∆v Делим обе части уравнения на t : a Импульс фотона равен: Получаем: Ответ:

Слайд 13

Задания для самостоятельной работы : 1) Модуль импульса фотона в первом пучке света в 2 раза больше, чем во втором пучке. Каково отношение частоты света первого пучка к частоте второго ? 2) В сосуде находится разреженный атомарный водород. Атом водорода в основном состоянии ( E1= - 13 ,6 эВ) поглощает фотон и ионизуется. Электрон, вылетевший из атома в результате ионизации, движется вдали от ядра со скоростью 1000 км/с. Какова длина волны поглощённого фотона? Энергией теплового движения атомов водорода пренебречь. Ответ приведите в нанометрах и округлите до целого числа.

Слайд 14

СДАМ ГИА,РЕШУ ЕГЭ https ://phys-ege.sdamgia.ru/https://phys-ege.sdamgia.ru / ЕГЭ 2022. ТИПОВЫЕ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВАРИАНТЫ https ://drive.google.com/file/d/187YUK4KA10Sp-X0G6uBw53U-kqPLfgXp/view ФИПИ.ОТКРЫТЫЙ БАНК ЗАДАНИЙ http ://os.fipi.ru/tasks/3/a ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ:

Слайд 15

Информация об авторе: Поречный Игорь Васильевич Учитель физики МКОУ « Суджанская СОШ №2» Суджанского района Курской области. Адрес электронной почты: porechigor@yandex.ru Рабочий телефон: 8(47143)24044